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苎麻根中绿原酸的提取工艺研究



全 文 :化学与生物工程 2015,Vol.32No.03 www.hxyswgc.com    
 Chemistry &Bioengineering
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收稿日期:2014-10-23
作者简介:胡佑帆(1987-),男,湖南常德人,硕士研究生,研究方向:中草药资源应用生物技术,E-mail:thedayisours@163.com;通
讯作者:彭国平,博士,副教授,E-mail:pgphh@163.com。
doi:10.3969/j.issn.1672-5425.2015.03.011
苎麻根中绿原酸的提取工艺研究
胡佑帆1,曾 彪1,朱 敏1,2,陈玉保1,彭国平1
(1.湖南农业大学生物科学技术学院,湖南 长沙410128;2.湖南生物机电职业技术学院,湖南 长沙410127)
摘 要:对苎麻根中绿原酸的提取工艺进行了研究。以绿原酸提取率为考察指标,通过单因素实验和正交实验对提
取条件进行了优化。确定了苎麻根中绿原酸的最佳提取条件为:乙醇体积分数50%、料液比1∶13(g∶mL)、提取温度
90℃、提取溶液pH值5、提取时间100min,在此条件下,绿原酸的提取率为0.2759%。
关键词:苎麻根;绿原酸;提取工艺
中图分类号:TQ 461 R 284.2    文献标识码:A    文章编号:1672-5425(2015)03-0045-04
  苎麻为荨麻科苎麻属植物,原产于中国,种质资源
十分丰富。现代科学研究表明,苎麻除作为重要的纤
维作物外,还具有极其重要的药用及保健价值。苎麻
叶中含有绿原酸,绿原酸是选择性羟基自由基和过氧
自由基的清除剂,对抗肿瘤、抗衰老以及心、肝、肺、皮
肤、血液等方面疑难疾病具有重大的意义[1-2]。
针对苎麻根中活性成分提取工艺的研究报道较
少,作者在此研究了苎麻根中的药理活性成分绿原酸
的提取条件,拟为苎麻根中绿原酸提取的工业化提供
指导。
1 实验
1.1 材料、试剂与仪器
苎麻根,采自湖南农业大学耘园苎麻基地。
95%乙醇、乙酸乙酯、盐酸、甲醇,均为分析纯;绿
原酸标准品,中国药品生物制品检定所;蒸馏水。
FW177型中草药粉碎机;AL204型电子天平,梅
特勒-托利多仪器(上海)有限公司;电热恒温水浴锅;
SHZ-D(Ⅲ)型循环水式真空泵;R-1001N型旋转蒸发
仪;WB-2000型水浴锅;Agilent-8453E型紫外可见分
光光度计,德国。
1.2 方法
1.2.1 样品处理
将苎麻根洗净,切片,摊开放入烘箱45 ℃烘
2~3d,于中草药粉碎机中粉碎成粉末,收集、封存、备
用。
1.2.2 提取工艺研究
1.2.2.1 提取溶剂的选择
称取5.0g苎麻根粉末2份,按料液比1∶10(g∶
mL,下同)、自然pH值分别加入蒸馏水和70%乙醇溶
液,在80℃下加热回流提取2h,提取2次,用布氏抽
滤器减压过滤浸提液,浸提液定容到100mL,测定
OD值,选定提取溶剂[3-4]。
1.2.2.2 单因素实验
以绿原酸提取率为考察指标,以4.0g苎麻根粉
末为原料,分别改变乙醇体积分数(30%、40%、50%、
60%、70%、80%、90%)、料液比(1∶7、1∶10、1∶13、
1∶16、1∶19)、提取温度(60℃、70℃、80℃、90℃、
100℃)、提取溶液pH 值(1、3、5、7、9、11)、提取时间
(20min、40min、60min、80min、100min)进行单因素
实验[5]。
1.2.2.3 正交实验
以单因素实验为基础,设计5因素4水平正交实
验[6],确定苎麻根中绿原酸的最佳提取条件。正交实
验的因素与水平见表1。
1.2.2.4 验证实验
称取100g苎麻根粉末,按正交实验得出的最佳
提取条件进行验证实验。
1.2.3 标准曲线的绘制
精密称取绿原酸标准品2.000mg溶于15.836g
  胡佑帆等:苎麻根中绿原酸的提取工艺研究/2015年第3期46 
表1  正交实验的因素与水平
Tab.1  Factors and levels of orthogonal experiment


因素
A.提取时间
min
B.乙醇体积分数

C.料液比
g∶mL
D.提取温度

E.提取溶液
pH值
1  40  50  1∶7  70  5
2  60  60  1∶10  80  7
3  80  70  1∶13  90  9
4  100  80  1∶16  100  11
甲醇中,配制0.1mg·mL-1绿原酸标准溶液。
分别取标准溶液0.2mL、0.3mL、0.4mL、0.5
mL、0.6mL、0.8mL置于6支干净试管中,补加甲醇
至5mL,配制成浓度分别为4.000μg·mL
-1、6.000
μg·mL
-1、8.000μg·mL
-1、10.000μg·mL
-1、
12.000μg·mL
-1、16.000μg·mL
-1的绿原酸溶液,
以甲醇为对照,在327nm处测定吸光度[7],以吸光度
(OD)对进样浓度(c)进行线性回归分析,得绿原酸线
性回归方程。
2 结果与讨论
2.1 标准曲线
表2  各个浓度的绿原酸标准品的OD值
Tab.2  The ODvalues of various concentrations of
chlorogenic acid standard
浓度/(μg·mL-1) 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 16.000
OD值 0.2699 0.4460 0.5854 0.7341 0.9031 1.1849
以吸光度(OD)对进样浓度(c)进行线性回归分
析,得绿原酸线性回归方程为:c=13.15OD+0.2968,
R2=0.999。
绿原酸提取率按式(1)计算:
绿原酸提取率=c×n×V106×m×100%
(1)
式中:n为稀释倍数;V 为定容体积,mL;m 为苎
麻根质量,g。
2.2 提取溶剂的确定
由于苎麻根粉末含有大量非水溶性糖类和胶体,
在水提过程中,溶液变得极其黏稠,无法分离;而乙醇
溶液可以很好地溶解苎麻根粉末中的物质,提取物能
正常检测,因此选用乙醇溶液作为提取溶剂。
2.3 单因素实验结果
2.3.1 乙醇体积分数对绿原酸提取率的影响(图1)
由图1可知,当乙醇体积分数过低时,苎麻根粉末
难以溶解,提取率较低;但当乙醇体积分数达到40%
图1 乙醇体积分数对绿原酸提取率的影响
Fig.1 Effect of ethanol volume fraction on extraction rate
of chlorogenic acid
时,苎麻根粉末溶解性明显增大,提取率升高;随后随
着乙醇体积分数的增大提取率又逐渐降低。故确定最
佳乙醇体积分数为40%。
2.3.2 料液比对绿原酸提取率的影响(图2)
图2 料液比对绿原酸提取率的影响
Fig.2 Effect of solid-liquid ratio on extraction rate of
chlorogenic acid
由图2可知,当料液比较小(即溶剂量较多)时提
取率较高,可能是料液比过小时大量的杂质影响了检
测结果。当料液比减小(即溶剂量增加),提取率呈先
下降后上升的趋势,在料液比为1∶10时,提取率最
低。结合成本考虑,确定最佳料液比为1∶19。
2.3.3 提取温度对绿原酸提取率的影响(图3)
图3 提取温度对绿原酸提取率的影响
Fig.3 Effect of extraction temperature on extraction rate
of chlorogenic acid
胡佑帆等:苎麻根中绿原酸的提取工艺研究/2015年第3期  47 
由图3可知,当提取温度过低时,提取率偏低;随
着提取温度的升高,提取率相应上升,在70℃达到峰
值后又开始下降;在提取温度超过80℃后,提取率又
有所提高。综合能耗考虑,确定最佳提取温度为70
℃。
2.3.4 提取溶液pH 值对绿原酸提取率的影响(图
4)
图4 提取溶液pH值对绿原酸提取率的影响
Fig.4 Effect of pH value of extraction solution
on extraction rate of chlorogenic acid
由图4可知,当提取溶液pH值为1时,绿原酸提
取率达到最大,随着pH 值的升高,绿原酸提取率下
降,并且在pH值为7左右时达到拐点,随后提取率趋
于稳定。故确定最佳提取溶液pH值为1。
2.3.5 提取时间对绿原酸提取率的影响(图5)
图5 提取时间对绿原酸提取率的影响
Fig.5 Effect of extraction time on extraction rate of
chlorogenic acid
由图5可知,在提取时间为20min时,由于提取
不完全,绿原酸提取率不高,提取时间为40min时,提
取率达到峰值;随着提取时间的延长,由于杂质变多、
绿原酸分解,导致提取率下降。故确定最佳提取时间
为40min。
2.4 正交实验结果与分析(表3)
由表3可知,绿原酸最佳提取条件为:乙醇体积分
数50%、料液比1∶13、提取温度90℃、提取溶液pH
表3  正交实验结果与分析
Tab.3   Results and analysis of orthogonal experiment
实验

A  B  C  D  E 提取率/%
1# 1  1  1  1  1  0.211508
2# 1  2  2  2  2  0.227518
3# 1  3  3  3  3  0.237956
4# 1  4  4  4  4  0.087257
5# 2  1  2  3  4  0.264092
6# 2  2  1  4  3  0.150771
7# 2  3  4  1  2  0.241243
8# 2  4  3  2  1  0.216226
9# 3  1  3  4  2  0.269121
10# 3  2  4  3  1  0.275861
11# 3  3  1  2  4  0.184008
12# 3  4  2  1  3  0.193887
13# 4  1  4  2  3  0.265144
14# 4  2  3  1  4  0.219299
15# 4  3  2  4  1  0.244169
16# 4  4  1  3  2  0.208747
k1 0.191060 0.252466 0.188759 0.216484 0.236941
k2 0.218083 0.218362 0.232417 0.223224 0.236657
k3 0.230719 0.226844 0.235651 0.246664 0.211939
k4 0.234340 0.176529 0.217376 0.187830 0.188664
R 0.043280 0.075937 0.046892 0.058834 0.048277
值5、提取时间100min,绿原酸提取率为0.2759%。
各因素中,影响绿原酸提取率的主次顺序依次为:乙醇
体积分数>提取温度>提取溶液pH值>料液比>提
取时间。方差分析见表4。
表4  方差分析
Tab.4  Analysis of between-subjects effects
Source
TypeⅢSum
of Squares
df Mean Square  F  P
Corrected Model  0.031* 12  0.003  1.674  0.371
Intercept  0.764  1  0.764  496.967 0.000
提取时间 0.012  3  0.004  2.588  0.228
乙醇体积分数 0.005  3  0.002  1.191  0.445
料液比 0.007  3  0.002  1.526  0.368
提取溶液pH值 0.006  3  0.002  1.390  0.397
Error  0.005  3  0.002
Total  0.800  16
Corrected Total  0.036  15
*:R2=0.870(Adjusted R2=0.350)
  胡佑帆等:苎麻根中绿原酸的提取工艺研究/2015年第3期48 
由表4可知,提取时间、乙醇体积分数、料液比、提
取溶液pH 值的F 值分别为:2.588、1.191、1.526、
1.390,相应的P 值为0.228、0.445、0.368、0.397,均
大于0.05,不具有统计学意义,表明各个因素之间没
有显著差别。
2.5 验证实验结果(表5)
表5  验证实验结果
Tab.5  Results of checking test
苎麻根粉末质量/g 吸光度 溶液体积/mL 绿原酸提取率/%
100  0.7088  250  0.1202
由表 5 可 知,验 证 实 验 绿 原 酸 提 取 率 为
0.1202%,与正交实验结果相比提取率有所下降。这
可能是因为,在放大实验过程中出现了提取不够充分,
过程损失量变大。
3 结论
对苎麻根中绿原酸的提取工艺进行了研究,通过
单因素实验和正交实验得到最优提取条件为:乙醇体
积分数50%、料液比1∶13、提取温度90℃、提取溶液
pH值5、提取时间100min,在此条件下,绿原酸提取
率为 0.2759%;放 大 验 证 实 验 绿 原 酸 提 取 率 为
0.1202%,较正交实验结果有所下降。本实验得出了
实验室苎麻根中绿原酸提取的最佳条件,可为苎麻根
中绿原酸提取的工业化提供指导。
参考文献:
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Study on Extraction Process of Chlorogenic Acid from Ramie Root
HU You-fan1,ZENG Biao1,ZHU Min1,2,CHEN Yu-bao1,PENG Guo-ping1
(1.College of Bioscience and Biotechnology,Hunan Agricultural University,Changsha410128,China;
2.Hunan Biological and Electromechanical Polytechnic,Changsha410127,China)
Abstract:The extraction process of chlorogenic acid from ramie root was studied.Using extraction rate of
chlorogenic acid as evaluation index,the extraction conditions were optimized by single factor experiment and
orthogonal experiment.Results showed that,the optimum extraction conditions of chlorogenic acid from ramie
root were as folows:ethanol volume fraction was 50%,solid-liquid ratio was 1∶13(g∶mL),extraction temper-
ature was 90℃,pH value of extraction solution was 5,extraction time was 100min.Under above conditions,
extraction rate of chlorogenic acid was 0.2759%.
Keywords:ramie root;chlorogenic acid;extraction process